【目录】Android系统源代码情景分析

本书内容

全书分为初识Android系统篇、Android专用驱动系统篇和Android应用程序框架篇三个部分。

初识Android系统篇包含三个章节的内容，主要介绍Android系统的基础知识。第1章介绍与Android系统有关的参考书籍，以及Android源代码工程环境的搭建方法；第2章介绍Android系统的硬件抽象层；第3章介绍Android系统的智能指针。读者可能会觉得奇怪，为什么一开始就介绍Android系统的硬件抽象层呢？因为涉及硬件，它似乎是一个深奥的知识点。其实不然，Android系统的硬件抽象层无论是从实现上，还是从使用上，它的层次都是非常清晰的，而且从下到上涵盖了整个Android系统，包括Android系统在用户空间和内核空间的实现。内核空间主要涉及硬件驱动程序的编写方法，而用户空间涉及运行时库层、应用程序框架层及应用程序层。因此，尽早学习Android系统的硬件抽象层，有助于我们从整体上去认识Android系统，以便后面可以更好地分析它的源代码。在分析Android系统源代码的过程中，经常会碰到智能指针，第3章我们就重点分析Android系统智能指针的实

现原理，也是为了后面可以更好地分析Android系统源代码。

Android专用驱动系统篇包含三个章节的内容。我们知道，Android系统是基于Linux内核来开发的，但是由于移动设备的CPU和内存配置都要比PC低，因此，Android系统并不是完全在Linux内核上开发的，而是在Linux内核里面添加了一些专用的驱动模块来使它更适合于移动设备。这些专用的驱动模块同时也形成了Android系统的坚实基础，尤其是Logger日志驱动程序、Binder进程间通信驱动程序，以及Ashmem匿名共享内存驱动程序，它们在Android系统中被广泛地使用。在此篇中，我们分别在第4章、第5章和第6章分析Logger日志系统、Binder进程间通信系统和Ashmem共享内存系统的实现原理，为后面深入分析Android应用程序的框架打下良好的基础。

Android应用程序框架篇包含十个章节的内容。我们知道，在移动平台中，Android系统、iOS系统和Windows Phone系统正在形成三足鼎立之势，谁的应用程序更丰富、质量更高、用户体验更好，谁就能取得最终的胜利。因此，每个平台都在尽最大努力吸引第三方开发者来为其开发应用程序。这就要求平台必须提供良好的应用程序架构，以便第三方开发者可以将更多的精力集中在应用程序的业务逻辑上，从而开发出数量更多、质量更高和用户体验更好的应用程序。在此篇中，我们将从组件、进程、消息和安装四个维度来分析Android应用程序的实现框架。第7章到第10章分析Android应用程序四大组件Activity、Service、Broadcast Receiver和ContentProvider的实现原理；第11章和第12章分析Android应用程序进程的启动过程；第13章到第15章分析Android应用程序的消息处理机制；第16章分析Android应用程序的安装和显示过程。学习了这些知识之后，我们就可以掌握Android系统的精髓了。

本书特点

本书从初学者的角度出发，结合具体的使用情景，在纵向和横向上对Android系统的源代码进行了全面、深入、细致的分析。在纵向上，采用从下到上的方式，分析的源代码涉及了Android系统的内核层（LinuxKernel）、硬件抽象层（HAL）、运行时库层（Runtime）、应用程序框架层（Application Framework）以及应用程序层（Application），这有利于读者从整体上掌握Android系统的架构。在横向上，从Android应用程序的组件、进程、消息以及安装四个角度出发，全面地剖析了Android系统的应用程序框架层，这有利于读者深入地理解Android应用程序的架构以及运行原理。

目  录

第1篇 初识Android系统

第1章　准备知识................................................................2

1.1　Linux内核参考书籍..................................................2

1.2　Android应用程序参考书籍....................................... 3

1.3　下载、编译和运行Android源代码........................... 3

1.3.1　下载Android源代码........................................... 4

1.3.2　编译Android源代码........................................... 4

1.3.3　运行Android模拟器........................................... 5

1.4　下载、编译和运行Android内核源代码............................................................6

1.4.1　下载Android内核源代码................................... 6

1.4.2　编译Android内核源代码................................... 7

1.4.3　运行Android模拟器........................................... 8

1.5　开发第一个Android应用程序................................... 8

1.6　单独编译和打包Android应用程序模块..........................................................11

1.6.1　导入单独编译模块的mmm命令...............................................................11

1.6.2　单独编译Android应用程序模块...............................................................12

1.6.3　重新打包Android系统镜像文件...............................................................12

第２章　硬件抽象层.......................................................13

2.1　开发Android硬件驱动程序..................................... 14

2.1.1　实现内核驱动程序模块..................................14

2.1.2　修改内核Kconfig文件...................................... 21

2.1.3　修改内核Makefile文件..................................... 22

2.1.4　编译内核驱动程序模块..................................22

2.1.5　验证内核驱动程序模块..................................23

2.2　开发C可执行程序验证Android硬件驱动程序...............................................24

2.3　开发Android硬件抽象层模块................................. 26

2.3.1　硬件抽象层模块编写规范...............................26

2.3.2　编写硬件抽象层模块接口...............................29

2.3.3　硬件抽象层模块的加载过程...........................33

2.3.4　处理硬件设备访问权限问题...........................36

2.4　开发Android硬件访问服务..................................... 38

2.4.1　定义硬件访问服务接口..................................38

2.4.2　实现硬件访问服务..........................................39

2.4.3　实现硬件访问服务的JNI方法.......................... 40

2.4.4　启动硬件访问服务..........................................43

2.5　开发Android应用程序来使用硬件访问服务..................................................44

第３章　智能指针...............................................................49

3.1　轻量级指针.............................................................50

3.1.1　实现原理分析................................................50

3.1.2　应用实例分析................................................53

3.2　强指针和弱指针.....................................................54

3.2.1　强指针的实现原理分析..................................55

3.2.2　弱指针的实现原理分析..................................61

3.2.3　应用实例分析................................................67

第2篇 Android专用驱动系统

第４章　Logger日志系统.............................................74

4.1　Logger日志格式.......................................................75

4.2　Logger日志驱动程序.............................................. 76

4.2.1　基础数据结构................................................77

4.2.2　日志设备的初始化过程..................................78

4.2.3　日志设备文件的打开过程...............................83

4.2.4　日志记录的读取过程......................................84

4.2.5　日志记录的写入过程......................................88

4.3　运行时库层日志库.................................................93

4.4　C/C++日志写入接口............................................. 100

4.5　Java日志写入接口................................................104

4.6　Logcat工具分析.....................................................110

4.6.1　基础数据结构..............................................111

4.6.2　初始化过程..................................................115

4.6.3　日志记录的读取过程....................................127

4.6.4　日志记录的输出过程....................................132

第５章　Binder进程间通信系统...............................144

5.1　Binder驱动程序.....................................................145

5.1.1　基础数据结构..............................................146

5.1.2　Binder设备的初始化过程.............................. 164

5.1.3　Binder设备文件的打开过程.......................... 165

5.1.4　Binder设备文件的内存映射过程............................................................166

5.1.5　内核缓冲区管理...........................................173

5.2　Binder进程间通信库............................................. 183

5.3　Binder进程间通信应用实例................................. 188

5.4　Binder对象引用计数技术..................................... 196

5.4.1　Binder本地对象的生命周期.......................... 197

5.4.2　Binder实体对象的生命周期.......................... 201

5.4.3　Binder引用对象的生命周期.......................... 204

5.4.4　Binder代理对象的生命周期.......................... 209

5.5　Binder对象死亡通知机制..................................... 212

5.5.1　注册死亡接收通知........................................213

5.5.2　发送死亡接收通知........................................216

5.5.3　注销死亡接收通知........................................221

5.6　ServiceManager的启动过程.................................. 224

5.6.1　打开和映射Binder设备文件.......................... 226

5.6.2　注册为Binder上下文管理者.......................... 227

5.6.3　循环等待Client进程请求............................... 231

5.7　ServiceManager代理对象的获取过程...........................................................238

5.8　Service组件的启动过程........................................ 244

5.8.1　注册Service组件............................................ 245

5.8.2　启动Binder线程池......................................... 289

5.9　Service代理对象的获取过程................................ 291

5.10　Binder进程间通信机制的Java接口.............................................................300

5.10.1　ServiceManager的Java代理对象的获取过程..........................................300

5.10.2　Java服务接口的定义和解析..................................................................310

5.10.3　Java服务的启动过程.................................... 313

5.10.4　Java服务代理对象的获取过程..............................................................320

5.10.5　Java服务的调用过程.................................... 323

第６章　Ashmem匿名共享内存系统..............................................................327

6.1　Ashmem驱动程序.................................................328

6.1.1　基础数据结构..............................................328

6.1.2　匿名共享内存设备的初始化过程...........................................................330

6.1.3　匿名共享内存设备文件的打开过程.......................................................332

6.1.4　匿名共享内存设备文件的内存映射过程................................................334

6.1.5　匿名共享内存块的锁定和解锁过程.......................................................336

6.1.6　匿名共享内存块的回收过程..................................................................344

6.2　运行时库cutils的匿名共享内存访问接口....................................................345

6.3　匿名共享内存的C++访问接口............................. 349

6.3.1　MemoryHeapBase.........................................349

6.3.2　MemoryBase.................................................359

6.3.3　应用实例.....................................................364

6.4　匿名共享内存的Java访问接口............................. 370

6.4.1　MemoryFile..................................................370

6.4.2　应用实例.....................................................375

6.5　匿名共享内存的共享原理....................................386

第3篇 Android应用程序框架

第７章　Activity组件的启动过程.............................392

7.1　Activity组件应用实例............................................ 392

7.2　根Activity组件的启动过程.................................... 398

7.3　子Activity组件在进程内的启动过程............................................................432

7.4　子Activity组件在新进程中的启动过程........................................................440

第８章　Service组件的启动过程............................443

8.1　Service组件应用实例............................................. 443

8.2　Service组件在新进程中的启动过程.............................................................451

8.3　Service组件在进程内的绑定过程.................................................................463

第９章　Android系统广播机制.................................486

9.1　广播机制应用实例...............................................487

9.2　广播接收者的注册过程........................................493

9.3　广播的发送过程...................................................501

第10章　ContentProvider组件的实现原理.................................................524

10.1　ContentProvider组件应用实例........................... 525

10.1.1　ArticlesProvider...........................................525

10.1.2　Article.........................................................535

10.2　ContentProvider组件的启动过程................................................................550

10.3　ContentProvider组件的数据共享原理........................................................573

10.3.1　数据共享模型.............................................573

10.3.2　数据传输过程.............................................576

10.4　Content Provider组件的数据更新通知机制................................................596

10.4.1　注册内容观察者..........................................597

10.4.2　发送数据更新通知......................................603

第11章　Zygote和System进程的启动过程.................................................611

11.1　Zygote进程的启动脚本........................................ 611

11.2　Zygote进程的启动过程........................................ 614

11.3　System进程的启动过程....................................... 622

第12章　Android应用程序进程的启动过程.................................................630

12.1　应用程序进程的创建过程..................................630

12.2　Binder线程池的启动过程................................... 639

12.3　消息循环的创建过程..........................................641

第13章　Android应用程序的消息处理机制.................................................645

13.1　创建线程消息队列.............................................645

13.2　线程消息循环过程.............................................650

13.3　线程消息发送过程.............................................655

13.4　线程消息处理过程.............................................660

第14章　Android应用程序的键盘消息处理机制....................................... 667

14.1　键盘消息处理模型.............................................667

14.2　InputManager的启动过程.................................... 670

14.2.1　创建InputManager......................................670

14.2.2　启动InputManager......................................673

14.2.3　启动InputDispatcher....................................675

14.2.4　启动InputReader........................................677

14.3　InputChannel的注册过程..................................... 688

14.3.1　创建InputChannel.......................................689

14.3.2　注册Server端InputChannel........................... 697

14.3.3　注册系统当前激活的应用程序窗口.....................................................701

14.3.4　注册Client端InputChannel........................... 706

14.4　键盘消息的分发过程..........................................709

14.4.1　InputReader获得键盘事件........................... 710

14.4.2　InputDispatcher分发键盘事件...............................................................717

14.4.3　系统当前激活的应用程序窗口获得键盘消息....................................... 727

14.4.4　InputDispatcher获得键盘事件处理完成通知......................................... 743

14.5　InputChannel的注销过程..................................... 746

14.5.1　销毁应用程序窗口......................................747

14.5.2　注销Client端InputChannel........................... 756

14.5.3　注销Server端InputChannel........................... 758

第15章　Android应用程序线程的消息循环模型....................................... 764

15.1　应用程序主线程消息循环模型..........................765

15.2　与界面无关的应用程序子线程消息循环模型.......................................... 766

15.3　与界面相关的应用程序子线程消息循环模型.......................................... 769

第16章　Android应用程序的安装和显示过程............................................ 778

16.1　应用程序的安装过程......................................... 778

16.2　应用程序的显示过程..........................................814